【科普知识】碳纤维探源及应用

时间:2015-12-10 来源:网络 作者:佚名 收藏到我的收藏夹
简介: 什么是碳纤维? 碳纤维(carbon fiber),由碳元素构成的无机纤维。纤维的碳含量大于90%,它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼具纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。 碳纤维是由有

 

什么是碳纤维?

碳纤维(carbon fiber),由碳元素构成的无机纤维。纤维的碳含量大于90%,它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼具纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。

碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料,是一种力学性能优异的新材料,它的比重不到钢的1/4,碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上,是钢的7~9倍,抗拉弹性模量为230~430Gpa,亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上,而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比钢高。

化学性质上,碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维,其中含碳量高于99%的称石墨纤维。碳纤维的轴向强度和模量高,无蠕变,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小,耐腐蚀性好,纤维的密度低,X射线透过性好。

碳纤维如何应用?

1.碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。

传统使用中碳纤维除用作绝热保温材料外,一般不单独使用,多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中,构成复合材料。碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。碳纤维是军民两用新材料,可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。1994年至2002年左右,随着从短纤碳纤维到长纤碳纤维的学术研究,使用碳纤维制作发热材料的技术和产品也逐渐进入军事和民用领域。现在国内已经有使用长纤碳纤维制作国家电网电缆的使用案例多处。同时,碳纤维发热产品、碳纤维采暖产品、碳纤维远红外理疗产品也越来越多的走入寻常百姓家庭。

2.碳纤维是军民两用新材料,属于技术密集型和政治敏感的关键材料。

以美国为首的巴黎统筹委员会(COCOM),对当时的社会主义国家实行禁运封锁政策,1994年3月,COCOM虽然已解散,但禁运封锁的阴影仍笼罩在上空,先进的碳纤维技术仍引不进来,特别是高性能PAN基原丝技术,即时中国进入WTO,形式也不会发生大的变化,因此,除了国人继续自力更生发展碳纤维工业外,别无其它选择。因此,国外尤其是碳纤维生产技术领先的日韩等过对中国的碳纤维材料及制品的出口一直保持相当谨慎的态度,只有为数很少的中国企业能够与其建立合作关系,拥有其产品的进口渠道。

3.碳纤维广泛用于民用、军用、建筑、化工、工业、航天以及超级跑车领域。

目前世界碳纤维产量达到4万吨/年以上,全世界主要是日本东丽、东邦人造丝和三菱人造丝三家公司以及美国的HEXCEL、ZOLTEK、ALDILA三家公司,以及德国SGL西格里集团、韩国泰光产业,中国台湾省的台塑集团等少数单位掌握了碳纤维生产的核心技术,并且有规模化大生产。

来源:邦多纳暖居

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